Indagini diagnostiche per la sicurezza negli edifici

08/09/2016 - Per un’adeguata prevenzione dei danni causati da calamità naturali è necessario migliorare il livello di conoscenza dell'edificio e rilevarne le anomalie e le vulnerabilità, strutturali e non strutturali, da correggere per tempo.
 
Come specificano le Norme tecniche per le costruzioni (NTC08), negli edifici esistenti le situazioni concretamente riscontrabili sono le più diverse ed è quindi impossibile prevedere regole specifiche per tutti i casi. Di conseguenza, il modello per la valutazione della sicurezza dovrà essere definito e giustificato dal progettista, caso per caso, in relazione al comportamento strutturale attendibile della costruzione.
                            
Infatti per una corretta individuazione del sistema strutturale esistente e del suo stato di sollecitazione è importante ricostruire il processo di realizzazione e le successive modificazioni subite nel tempo dal manufatto, nonché gli eventi che lo hanno interessato.
 
Si ricorre in primo luogo al rilievo geometrico-strutturale in cui trova rappresentazione la geometria complessiva dell’organismo e quella degli elementi costruttivi, tenendo conto anche dello stato di conservazione dei materiali e dei dissesti (in atto o stabilizzati), attraverso l’individuazione dei quadri fessurativi e dei meccanismi di danno.
 

Strumenti per rilievi topografici e geodetici 

Per il rilievo degli edifici esistenti si può ricorrere ai moderni strumenti che permettono un rilievo puntuale di precisione, anche attraverso immagini digitali.
 
Un esempio è TRIMBLE® M3 TOTAL STATION di TRIMBLE che combina l'affidabilità di una stazione totale meccanica con un software modulare, potente e funzionale con un'interfaccia familiare e facile da usare.
 

Tra i laser scanner 3D c’è TOPCON GLS-2000 di TOPCON con doppia fotocamera digitale interna (grandangolo e teleobiettivo) per l'acquisizione di immagini a colori di qualità e regolazione automatica della temperatura per mantenere una precisione costante durante l'intera giornata di lavoro.
 

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Diagnostica edifici: il quadro fessurativo

Le fessure presenti su un edificio esistente, a seconda delle circostanze e della tipologia, possono rappresentare un segnale di pericolo. Le fessure che usualmente si manifestano negli edifici, possono essere: strutturali; da ritiro o da viscosità dei materiali; da dilatazioni non consentite per assenza di giunti; da assorbimento differenziato di umidità; da cedimenti fondazioni; da vibrazioni; da terremoto; da espansione di parti interne (corrosione di barre, tubi non ben isolati); dovute a specifiche del luogo (condizioni climatiche, incendi, ecc...).
 
Nell’analisi delle fessure è quindi fondamentale comprendere se la causa sia da imputare a un assestamento della struttura o a fenomeni più gravi che possono portare al crollo di elementi portanti.
 
Nel rilievo delle strutture è importante, quindi, segnare lunghezza, direzione, spessore, profondità di ogni fessura ma anche la distribuzione e la frequenza. Ad esempio nei casi di cedimenti fondali su edifici in muratura o in cemento armato si notano tracce di lesioni a parabola lungo le facciate uscenti dagli spigoli dei vani dove si verificano concentrazioni di sforzi.

 

Strumenti di misura, controllo, termografia, infrarossi

Per indagare la stabilità statica di una struttura risulta fondamentale controllare la variazione del quadro fessurativo negli elementi strutturali e stabilirne la causa. Esistono infatti diversi strumenti e sensori collegati a centraline di acquisizione dedicate per la rilevazione dell’evolversi delle fessure.
 
Tra questi ci sono i sensori fessurimetrici (vincolati rigidamente ad una parete tramite ancoraggi a cavallo della lesione da monitorare) inclinometri mono e biassiali (utilizzati per misurare le variazioni di inclinazione superficiale di superfici da cui sono attesi spostamenti con componenti rotazionali) e sensori per il monitoraggio di cedimenti differenziali (per valutare con estrema precisione l’assestamento verticale di una costruzione).
 
Un esempio è offerto dal Monitoraggio strutturale di G.E.R che propone un rilievo in continuo del quadro fessurativo che viene effettuato con l’utilizzo di diversi strumenti e sensori collegati a centraline di acquisizione dedicate.
 

Se si vogliono tenere sotto controllo le crepe all’angolo tra due superfici si potrebbe optare per Fessurimetro GONIOS angolare di GENUX in grado di riportare gli scostamenti della crepa rilevandoli non solo sull’asse longitudinale e trasversale, ma anche nei movimenti di rotazione angolare.


Per valutare le caratteristiche dei materiali e del loro degrado è necessario basarsi sulla documentazione già disponibile, ma anche su verifiche visive in situ e su indagini sperimentali.
 
Si potrebbe optare per prove non distruttive che permettono di valutare le caratteristiche del materiale senza provocare danni. Ad esempio per rilevare in maniera non distruttiva la presenza, la direzione e il diametro delle barre di armatura all'interno di elementi in calcestruzzo armato e permette inoltre la misura dello spessore del copriferro e l'interferro dei tondini di acciaio si può usare un pacometro.
 
Tra i pacometri c’è PROFOMETER PM-650 di PASI, particolarmente adatto per la misurazione dello spessore della copertura in calcestruzzo e l’esame del reticolo di armature per modifiche del carico previste per la struttura.
 

Tra le prove semi-distruttive per valutare la resistenza in sito del calcestruzzo c’è il Pull-Out che consiste in una prova di estrazione di un ancorante metallico dal calcestruzzo.
 
Tra gli strumenti che permettono di effettuare questa prova c’è KIT PULL-OUT STD di NOVATEST con la possibilità di adattare lo strumento per prove su tasselli di varie misure (verifica sugli ancoraggi dei ponteggi) e su barre filettate.

Se si deve ispezionare aree inaccessibili può essere utile STONEX EV10 di STONEX, che permette un’analisi ottica con l’endoscopio semplicemente inserendo il cavo flessibile, dotato di sorgente luminosa ad alta intensità, nella zona inaccessibile che si desidera esaminare e guardare il display.

Inoltre per comprendere dal principio che tipo di anomalie fisico-geometriche si possono trovare all'interno delle strutture si potrebbe optare per una tomografia sismica che da la possibilità di creare un'immagine del manufatto indagato, all'interno della quale verranno riprodotte tutte le anomalie presenti. La tomografia sismica ricostruisce un'immagine della struttura interna dell'elemento indagato mediante la misura dei tempi di percorso (o delle ampiezze) di onde sismiche che si propagano attraverso una data sezione. Lo scopo è quello di determinare un dettagliato andamento della distribuzione di una proprietà fisica quale la velocità delle onde sismiche o l'attenuazione. 
 
Per questo tipo di indagini è possibile usare gli strumenti d’indagine geognostica di M.A.E. - Advanced Geophysics Instruments.
 

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Strumentazioni per prove di carico e collaudi

Le prove di carico sono indagini effettuate sulle strutture per verificare, in modo sperimentale, il loro comportamento sotto le azioni di esercizio. Tali prove possono essere effettuate in fase di collaudo, su una struttura nuova, o per effettuare una valutazione della sicurezza di una struttura già esistente quando ricorrono determinate condizioni (calamità naturali, sismi, incendi, etc) o cambi di destinazione d'uso.
 
Ad esempio le prove di carico su elementi orizzontali (solai, travi, coperture a falde, scale, etc) sono effettuate sia con carichi distribuiti, mediante sacconi di acqua o zavorre di cantiere, sia con carichi concentrati, mediante pistoni oleodinamici o serbatoi pensili.
 
Potrebbe essere utile ricorrere alle Prove di carico di EDILCONTROL con sistema di misurazione degli spostamenti di tipo elettronico e possibilità di seguire direttamente sul computer, collegato alla centralina di acquisizione, l’andamento degli spostamenti e l’esito della prova.
 

Per la misura della forza di ancoraggio di bulloni e tasselli c’è DYNATEST di PASI che consiste nello stringere l'adattatore all'elemento da estrarre (per esempio un tassello) e iniziare la manovra di trazione; nel momento in cui il tassello incomincia a sfilarsi, il manometro indicherà la forza applicata per vincere la resistenza di tenuta.
 

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NOVATEST
 

Strumentazioni per indagini geognostiche

Nei casi di cedimenti nelle fondazioni può essere utile effettuare delle indagini geognostiche che mettano in evidenza le caratteristiche del terreno di fondazione e la stratigrafia del sottosuolo.
 
Un esempio è offerto da COBRA PENTA WIRELESS GPR di NOVATEST che si basa sull'analisi delle riflessioni di onde elettromagnetiche trasmesse nel terreno, in modo da permettere ai ricercatori di identificare oggetti nel sottosuolo (sottoservizi, oggetti interrati, vuoti, verifiche pre e post bonifica, ecc.) o di conoscerne la stratigrafia del sottosuolo.


Tra le tecniche geofisiche ci sono le misure sismiche che, producendo un disturbo meccanico in un punto del terreno, permettono di misurare direttamente la velocità di propagazione delle onde sismiche nel terreno e valutare la risposta sismica locale.
 
Tra questi strumenti c’è Prospezione Sismica A Rifrazione di MAE che consiste nel disporre sul terreno dei geofoni equidistanti in linea e generare degli impulsi sismici mediante "input" meccanici; in questo modo misura i tempi di tragitto degli impulsi che, dopo essere penetrati nel terreno, sono rifratti in coincidenza dei passaggi litologici a diversa densità.
 

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